磷酸铁锂/石墨烯类复合材料的制备及性能研究
发布时间：2021-06-11 22:50
由于橄榄石型的磷酸铁锂（LiFePO4）具有良好的电化学性能,在充放电过程中拥有高的开路电压（3.45 V vs.Li+/Li）,高的理论放电容量(170 mA h g-1),平稳的充放电平台,稳定的充放电结构,被用来作为锂离子电池正极材料。同时,该材料具有成本低,安全性能好,环境友好,循环寿命长,丰富的原材料等优点。然而,由于其本身结构的缺陷,导致其倍率性能低下,这将直接影响该材料在动力汽车市场的应用。本课题设计和合成出磷酸铁锂/石墨烯和磷酸铁锂/氟掺杂类石墨烯两类三维纳米磷酸铁锂基复合材料,实现了磷酸铁锂与石墨烯或类石墨烯碳的原位复合,并对复合材料制备方法、物理性质、电化学性能及不同组分间的协同效应进行了研究和探索,为动力型磷酸盐系正极材料的进一步发展,提供了有效的技术路线。采用流变相-固相烧结相结合并引入高能球磨制备的石墨烯修饰碳包覆LiFePO4颗粒纳米球。展开的物理剥离的多层石墨烯片在装饰碳涂覆的LiFePO4颗粒纳米球间没有出现团聚现象,纳米球...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）三方晶系LiCoO2的层状晶体结构；（b）八面体CoO6结构的表示；（c）理想的层状LiCoO2堆叠结构
图 1-4 磷酸铁锂的晶体结构[44]Fig.1-4 The crystal structure of lithium iron phosphate[44]1.4.2 铁锂正极材料的研究进展目前，LiFePO4材料的合成方法主要包括：高温固相法[48,49]、碳热还原法[50,51]、溶胶-凝胶法[52,53]、水热/溶剂热法[54,55]、微波合成法[56,57]等。1.4.2.1 高温固相反应法高温固相法简单易行、成本较低，是工业化生产 LiFePO4材料的首选方法，并且目前合成 LiFePO4的工艺已经非常成熟[48]。在生产过程需要使用隋性保护气体并且颗粒粒径不易控制导致获得的颗粒形貌不规则分布也不均匀，运用超声或者磁力搅拌来提高机械球磨的均匀性。最早的固相法是以醋酸亚铁、磷酸铵和碳酸锂为原料在惰性气体保护下先升温至 300-350 ℃，然后在 800 ℃温度下保温 24 h，再随炉自然冷却后可以获得结
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪（二）多元掺杂LiFePO4中 Li 位和 Fe 位被取代实现二元掺杂，复合离子掺杂之间协同效应可以很好的改善 LiFePO4倍率性能。Shu 等[75]首次采用一种简单的高温固态方合成了 Na、Ti 复合掺杂的正极材料 Li1-xNaxFe1-xTixPO4/C(x=0.00，0.01，0.00.05)。Na、Ti 复合掺杂没有改变 LiFePO4的橄榄石型结构，改善了 LFP/C 颗的形貌，释放 Li+扩散的阻力，便利 Li+扩散，倍率性能很大改善。Luo 等[76]过第一性原理模拟计算，研究发现 Na、Mn 二元掺杂取代 LiFePO4中 Li 位和 位，合成(Li0.75Na0.25)(Fe0.75Mn0.25)PO4复合材料，不仅可以很好地改善该材料化学倍率性能，还提高了其结构更加稳定，使其拥有长的循环寿命。
本文编号：3225414
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）三方晶系LiCoO2的层状晶体结构；（b）八面体CoO6结构的表示；（c）理想的层状LiCoO2堆叠结构
图 1-4 磷酸铁锂的晶体结构[44]Fig.1-4 The crystal structure of lithium iron phosphate[44]1.4.2 铁锂正极材料的研究进展目前，LiFePO4材料的合成方法主要包括：高温固相法[48,49]、碳热还原法[50,51]、溶胶-凝胶法[52,53]、水热/溶剂热法[54,55]、微波合成法[56,57]等。1.4.2.1 高温固相反应法高温固相法简单易行、成本较低，是工业化生产 LiFePO4材料的首选方法，并且目前合成 LiFePO4的工艺已经非常成熟[48]。在生产过程需要使用隋性保护气体并且颗粒粒径不易控制导致获得的颗粒形貌不规则分布也不均匀，运用超声或者磁力搅拌来提高机械球磨的均匀性。最早的固相法是以醋酸亚铁、磷酸铵和碳酸锂为原料在惰性气体保护下先升温至 300-350 ℃，然后在 800 ℃温度下保温 24 h，再随炉自然冷却后可以获得结
南昌航空大学硕士学位论文 第 1 章 绪（二）多元掺杂LiFePO4中 Li 位和 Fe 位被取代实现二元掺杂，复合离子掺杂之间协同效应可以很好的改善 LiFePO4倍率性能。Shu 等[75]首次采用一种简单的高温固态方合成了 Na、Ti 复合掺杂的正极材料 Li1-xNaxFe1-xTixPO4/C(x=0.00，0.01，0.00.05)。Na、Ti 复合掺杂没有改变 LiFePO4的橄榄石型结构，改善了 LFP/C 颗的形貌，释放 Li+扩散的阻力，便利 Li+扩散，倍率性能很大改善。Luo 等[76]过第一性原理模拟计算，研究发现 Na、Mn 二元掺杂取代 LiFePO4中 Li 位和 位，合成(Li0.75Na0.25)(Fe0.75Mn0.25)PO4复合材料，不仅可以很好地改善该材料化学倍率性能，还提高了其结构更加稳定，使其拥有长的循环寿命。
本文编号：3225414
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